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KR102505613B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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KR102505613B1
KR102505613B1 KR1020180013078A KR20180013078A KR102505613B1 KR 102505613 B1 KR102505613 B1 KR 102505613B1 KR 1020180013078 A KR1020180013078 A KR 1020180013078A KR 20180013078 A KR20180013078 A KR 20180013078A KR 102505613 B1 KR102505613 B1 KR 102505613B1
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KR
South Korea
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conductive
battery cells
conductive pad
substrate member
battery
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Application number
KR1020180013078A
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English (en)
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KR20190093443A (ko
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설지환
곽노현
배상훈
이주열
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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Publication date
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Priority to US16/264,203 priority patent/US11424502B2/en
Priority to EP19154800.7A priority patent/EP3522261A1/en
Priority to CN201910103187.0A priority patent/CN110112336A/zh
Publication of KR20190093443A publication Critical patent/KR20190093443A/ko
Priority to US17/727,546 priority patent/US20220247022A1/en
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Abstract

본 발명은 기계적 및 전기적으로 안정적인 배터리 팩을 위하여, 음극과 양극이 동일한 측에 배치되는, 복수개의 배터리 셀; 서로 반대측에 위치하는 일면 및 타면을 갖고 상기 복수개의 배터리 셀 상에 배치되며, 상기 복수개의 배터리 셀 각각의 상기 음극과 상기 양극을 노출시키는 관통홀을 포함하는, 기판 부재; 상기 기판 부재의 일면 상에 배치되며 제1 홀을 포함하는, 제1 도전성 플레이트; 상기 기판 부재의 타면 상에 배치되며 제2 홀을 포함하는, 제2 도전성 플레이트; 상기 제2홀 및 상기 관통홀을 통해 상기 음극 및 상기 양극 중 하나와 상기 제1 도전성 플레이트를 전기적으로 연결하는, 제1 연결탭; 및 상기 음극 및 상기 양극 중 다른 하나와 상기 제2 도전성 플레이트를 전기적으로 연결하는, 제2 연결탭을 구비하는, 배터리 팩을 제공한다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
본 발명의 실시예들은 배터리 팩에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지로써, 최근 고에너지 밀도의 비수전해질을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있다.
통상적으로 이차 전지(이하 "배터리 셀")는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 그 형태를 변화시켜 사용할 수 있다.
예컨대, 휴대폰과 노트북 컴퓨터와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기는 단일 또는 수 개의 배터리 셀의 출력과 용량으로도 소정시간 동안 작동이 가능하다. 하지만, 전력소모가 많은 전동 자전거, 하이브리드 자동차 및 전기 자동차와 같이 장시간, 고전력을 필요로 하는 기기에는 출력 및 용량을 높일 수 있도록 수십에서 수백 개의 배터리 셀들을 전기적으로 연결하여 대용량의 배터리 팩을 구성할 수 있다.
수십에서 수백 개의 이차 전지를 포함하는 배터리 팩의 경우, 충전과 방전을 통해 오랜 시간 사용되므로, 배터리 셀들 간의 기계적 및 전기적 연결이 안정적으로 유지될 필요가 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 실시예들은 기계적 및 전기적으로 안정적인 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 음극과 양극이 동일한 측에 배치되는, 복수개의 배터리 셀; 서로 반대측에 위치하는 일면 및 타면을 갖고 상기 복수개의 배터리 셀 상에 배치되며, 상기 복수개의 배터리 셀 각각의 상기 음극과 상기 양극을 노출시키는 관통홀을 포함하는, 기판 부재; 상기 기판 부재의 일면 상에 배치되며 제1 홀을 포함하는, 제1 도전성 플레이트; 상기 기판 부재의 타면 상에 배치되며 제2 홀을 포함하는, 제2 도전성 플레이트; 상기 제2홀 및 상기 관통홀을 통해 상기 음극 및 상기 양극 중 하나와 상기 제1 도전성 플레이트를 전기적으로 연결하는, 제1 연결탭; 및 상기 음극 및 상기 양극 중 다른 하나와 상기 제2 도전성 플레이트를 전기적으로 연결하는, 제2 연결탭을 구비하는, 배터리 팩이 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판 부재는 인쇄회로기판(PCB, printed circuit board)일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 관통홀, 상기 제1 홀 및 상기 제2 홀은 서로 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수개의 배터리 셀 각각의 상기 양극과 상기 음극 중 어느 하나는 각각의 상기 배터리 셀의 상기 일 단부 측의 중심부에 위치하고, 다른 하나는 상기 일 단부 측의 주변부에 위치할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 연결탭과 상기 제2 연결탭은 각각 상기 배터리 셀과 상기 제1 도전성 플레이트, 그리고 상기 배터리 셀과 상기 제2 도전성 플레이트를 전기적으로 연결하되, 과도한 전류가 흐르는 경우 용융되어 각각 상기 배터리 셀과 상기 제1 도전성 플레이트, 상기 배터리 셀과 상기 제2 도전성 플레이트 사이의 통전을 차단하는 퓨저블 링크(fusible link)인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수개의 배터리 셀들을 사이에 두고, 상기 복수개의 배터리 셀들의 상기 일 단부 측과 반대편인 타 단부 측에 설치되는 냉각부재를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 냉각부재는 열전도성 플레이트를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 냉각부재는 냉각용 유체가 흐르는 유로를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수개의 배터리 셀 상부에 배치되는 보호회로모듈을 더 포함하고, 상기 보호회로모듈은 상기 기판 부재, 상기 제1 도전성 플레이트, 상기 제2 도전성 플레이트 및 상기 기판 부재 상에 마운트된 안전소자를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 음극과 양극이 동일한 측에 배치되는, 복수개의 배터리 셀; 서로 반대측에 위치하는 일면 및 타면을 갖고 상기 복수개의 배터리 셀 상에 배치되며, 상기 복수개의 배터리 셀 각각의 상기 음극과 상기 양극을 노출시키는 관통홀을 포함하는, 기판 부재; 상기 기판 부재의 일면 상에 배치되는 제1 도전성 패드 및 제2 도전성 패드를 포함하는, 도전성 패드부; 상기 관통홀을 통해 상기 음극 및 상기 양극 중 하나와 상기 제1 도전성 패드를 전기적으로 연결하는, 제1 연결탭; 및 상기 관통홀을 통해 상기 음극 및 상기 양극 중 다른 하나와 상기 제2 도전성 패드를 전기적으로 연결하는, 제2 연결탭을 구비하는, 배터리 팩이 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판 부재는 인쇄회로기판(PCB, printed circuit board)일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수개의 배터리 셀 각각의 상기 양극과 상기 음극 중 어느 하나는 각각의 상기 배터리 셀의 상기 일 단부 측의 중심부에 위치하고, 다른 하나는 상기 일 단부 측의 주변부에 위치할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 연결탭과 상기 제2 연결탭은 각각 상기 배터리 셀과 상기 제1 도전성 패드, 그리고 상기 배터리 셀과 상기 제2 도전성 패드를 전기적으로 연결하되, 과도한 전류가 흐르는 경우 용융되어 각각 상기 배터리 셀과 상기 제1 도전성 패드, 상기 배터리 셀과 상기 제2 도전성 패드 사이의 통전을 차단하는 퓨저블 링크(fusible link)인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판 부재 타면에 배치되는 제3 도전성 패드를 더 포함하고, 상기 기판 부재는 상기 기판 부재를 관통하는 제1 비아홀 및 제2 비아홀을 더 포함하며, 상기 제1 도전성 패드와 상기 제3 도전성 패드는 상기 제1 비아홀을 통해 전기적으로 연결되고, 상기 제2 도전성 패드와 상기 제3 도전성 패드는 상기 제2 비아홀을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.]
본 실시예에 있어서, 상기 기판 부재 일면에 배치되며, 상기 제1 도전성 패드 및 상기 제2 도전성 패드를 전기적으로 연결하는 도전 패턴을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 도선 패턴은, 과도한 전류가 흐르는 경우 용융되어 각각 상기 도선 패턴과 상기 제1 도전성 패드, 상기 도선 패턴과 상기 제2 도전성 패드 사이의 통전을 차단하는 퓨즈(fuse)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판 부재 상에 마운트된 안전소자를 더 포함하고, 상기 안전소자는 상기 도선 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수개의 배터리 셀들을 사이에 두고, 상기 복수개의 배터리 셀들의 상기 일 단부 측과 반대편인 타 단부 측에 설치되는 냉각부재를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 냉각부재는 열전도성 플레이트를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 냉각부재는 냉각용 유체가 흐르는 유로를 포함할수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 배터리 팩에 의하면, 배터리 셀과 도전성 플레이트를 전기적으로 연결하는 연결탭이 변형되거나 파단될 위험성을 방지할 수 있으며, 이에 따라 기계적 및 전기적으로 안정적인 배터리 팩을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 배터리 팩에 의하면, 배터리 셀들의 하측에는 배터리 셀들의 냉각을 위한 냉각구조를 배치함으로써 공간 활용도를 향상시킬 수 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
아울러 본 발명의 효과는 상술한 내용 이외에도, 도면을 참조하여 이하에서 설명할 내용으로부터 도출될 수도 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리 팩을 개략적으로 도시하는 분해사시도이다.
도 2a는 도 1에서 배터리 셀들을 발췌하여 나타낸 사시도이며, 도 2b는 도 2a의 IIb- IIb선에 따른 단면도이다.
도 3은 배터리 셀들 및 제1 및 제2 도전성 플레이트의 전기적 연결을 간략히 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리 팩을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 배터리 팩을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 6은 도 5의 일부를 확대하여 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 7은 도 5의 배터리 팩을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 배터리 팩을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 배터리 팩을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리 팩(1)을 개략적으로 도시하는 분해사시도이고, 도 2a는 도 1에서 배터리 셀들을 발췌하여 나타낸 사시도이며, 도 2b는 도 2a의 IIb- IIb선에 따른 단면도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩(1)은 복수개의 배터리 셀(100)들, 배터리 셀(100)들의 상부 및 하부에 각각 배치된 제1 및 제2 홀더 구조(210, 220), 배터리 셀(100)들의 상부에 배치된 기판 부재(330), 기판 부재(330)의 일면(330a) 및 타면(330b)에 각각 배치된 제1 및 제2 도전성 플레이트(310, 320)들을 포함하는 보호회로모듈(300) 및 배터리 셀(100)들의 하부에 배치된 냉각 부재(700)를 포함할 수 있다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 배터리 셀(100)들은 전극 조립체를 수용하는 캔(110), 캔의 상부를 커버하는 캡 플레이트(120)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 전극 조립체는 음극판과 양극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 전극 조립체는 예컨대 원통형으로 돌돌 말려 캔(110)의 내부에 수용될 수 있다. 비제한적인 실시예로, 양극판은 코발트산리튬(LiCoO2)의 양극 활물질이 코팅된 알루미늄 포일일 수 있으며, 음극판은 흑연 등의 음극 활물질이 코팅된 구리 포일일 수 있다. 세퍼레이터는 음극판과 양극판 사이에서 이들의 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 할 수 있다.
캔(110)은 일측(예컨대, 상측)이 개방된 원통형의 형상일 수 있다. 캔(110)은 도전성 소재, 예컨대 스틸, 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 이의 등가물로 형성 가능하나 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
캔(110)의 상부(111)는 캡 플레이트(120)와 결합되어, 캡 플레이트(120)에 의해 밀봉될 수 있으며, 캔(110)의 상부(111)와 캡 플레이트(120) 사이에는 절연성 소재의 가스켓(140)이 개재된다. 캡 플레이트(120)는 도전성 소재, 예컨대 스틸, 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 이의 등가물로 형성 가능하나 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
전극 조립체의 음극판 및 양극판 중 어느 하나는 캔(110)과 전기적으로 연결되고, 나머지 하나는 캡 플레이트(120)와 전기적으로 연결된다. 따라서, 캔(110)의 상부(111) 및 캡 플레이트(120)의 상부면(121)은 각각 배터리 셀(100)의 음극이거나 양극일 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 캔(110)의 상부(111) 및 캡 플레이트(120)의 상부면(121)이 각각 배터리 셀(100)의 음극이고 양극인 경우로 설명하며, 캔(110)의 상부(111)는 음극으로, 캡 플레이트(120)의 상부면(121)은 양극이라 한다.
캔(110)의 적어도 측면은 절연시트(150)로 커버될 수 있다. 절연시트(150)는 절연성 소재를 갖는 필름으로, 캔(110)의 측면을 커버하거나, 캔(110)의 측면 및 바닥면(캡 플레이트(120)의 반대편)의 전부 또는 일부를 커버할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 배터리 셀(100)은 전술한 바와 같이 음극(111)과 양극(121)이 동일한 측에 노출된, 즉 배터리 셀(100)의 상측에 노출된 구조를 갖는다. 예컨대, 배터리 셀(100)의 상측면의 중심부에는 양극(121)이 배치되고, 배터리 셀(100)의 상측면의 주변부에는 음극(111)이 배치될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 배터리 셀(100)들은 제1 및 제2 홀더 구조(210, 220) 사이에 측면끼리 나란하도록 배치될 수 있다. 배터리 셀(100)들은, 각각의 배터리 셀(100)의 음극(111)과 양극(121)이 모두 상방을 향하도록 배치된다.
제1 및 제2 홀더 구조(210, 220)는 각각 배터리 셀(100)들의 상측와 하측에 배치되며, 서로 대향하도록 위치할 수 있다. 제1 홀더 구조(210)는 배터리 셀(100)들의 상측에 배치되되, 각 배터리 셀(100)의 상측에 배치된 음극(111)과 양극(121)을 노출하는 홀(210h)을 구비할 수 있다. 제2 홀더 구조(220)는 배터리 셀(100)들의 하측에 배치되며, 배터리 셀(100)들을 각각 수용할 수 있는 홈(220h)을 구비할 수 있다. 홈(220h)은 제2 홀더 구조(220)를 관통하는 구조로 구비될 수도 있고, 관통하지는 않되 인입된 구조로 구비될 수도 있다. 각 배터리 셀(100)들은 제2 홀더 구조(220)의 홈(220h)에 각각 삽입되어 해당 위치에 고정될 수 있다.
제1 홀더 구조(210) 상에는 보호회로모듈(300)이 배치될 수 있다. 보호회로모듈(300)은 기판 부재(330), 기판 부재(330) 상면(330a)에 위치하는 제1 도전성 플레이트(310), 기판 부재(330)의 하면에 위치하는 제2 도전성 플레이트(320)를 포함할 수 있다. 이러한 제1 도전성 플레이트(310) 및 제2 도전성 플레이트(320)는 복수개 구비될 수 있으며, 이하에서는 제1 도전성 플레이트(310) 및 제2 도전성 플레이트(320)가 각각 복수개 구비된 실시예를 기초로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에서 기판 부재(330)는 인쇄회로기판(PCB, printed circuit board)일 수 있다. 따라서 도 1에는 도시되어 있지는 않으나, 기판 부재(330) 상에는 배터리 셀(100)들의 안전을 위한 보호회로 및 안전소자 등이 배치될 수 있다. 안전소자는 예컨대, 퓨즈(fuse), 써미스터(thermistor) 또는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자일 수 있다. 보호회로모듈(300)은 배터리 셀(100)들과 전기적으로 연결되어 배터리 셀(100)들의 충방전을 제어하며, 과충전, 과방전 또는 과전류로 인해 발생되는 과열 및 폭발을 방지할 수 있다.
제1 도전성 플레이트(310)들 및 제2 도전성 플레이트(320)들은 기판 부재(330)를 사이에 두고 배터리 셀(100)들의 상측, 예컨대 제1 홀더 구조(210)의 상에 배치된다. 제1 도전성 플레이트(310)들과 제2 도전성 플레이트(320)들은 도 1에서의 좌우 방향을 따라 일부 중첩되도록 오프셋되어 배치될 수 있다. 예컨대, 각 제2 도전성 플레이트(320)는, 이웃한 제1 도전성 플레이트(310)들과 동시에 중첩하도록 좌우 방향을 따라 오프셋될 수 있다.
제1 및 제2 도전성 플레이트(310, 320)들을 통해 배터리 셀(100)들을 전기적으로 연결한다. 바꾸어 말하면, 배터리 셀(100)들은 제1 및 제2 도전성 플레이트(310, 320)들에 의해 서로 연결될 수 있다. 이를 위해, 제1 및 제2 도전성 플레이트(310, 320)들은 도전성 소재, 예컨대 알루미늄, 구리, 니켈, 티타늄 등이나 이들의 합금 등을 포함할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
제1 및 제2 도전성 플레이트(310)들 각각은, 배터리 셀(100)들 각각의 상측면에 배치된 음극(111)과 양극(121)을 노출하는 홀(310h, 320h)을 포함할 수 있다. 후술할 제1, 2 연결탭(410, 420, 도 4 참조)은 상기 홀(310h, 320h)을 통해 제1 및 제2 도전성 플레이트(310, 320)들과 배터리 셀(100)들의 음극(111) 또는 양극(121)을 접속시키며, 이를 통해 배터리 셀(100)들은 직렬, 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 제1 및 제2 도전성 플레이트(310, 320)들과 배터리 셀(100)들의 전기적 연결은 도 3을 참조하여 후술한다.
기판 부재(330)는 제1 및 제2 도전성 플레이트(310, 320)들 사이에 개재된다. 다시 말해, 제1 및 제2 도전성 플레이트(310, 320)들 은 기판 부재(330)의 일면 및 타면에 각각 위치할 수 있다. 상술한 것과 같이, 기판 부재(330)는 보호회로모듈(300)의 인쇄회로기판(PCB)으로 이해될 수 있으며, 제1 및 제2 도전성 플레이트(310, 320)들은 기판 부재(330)와 일체(一體)로 결합된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리 팩(1)에서는 인쇄회로기판(PCB)인 기판 부재(330)에 제1 및 제2 도전성 플레이트(310, 320)들을 일체로 결합함에 따라, 배터리 셀(100)들 상에 겹겹이 적층되어 별도의 부재로 마련된 금속 플레이트들을 제거할 수 있다.
기판 부재(330)은 후술할 제1 연결탭(410)을 통해 제1 도전성 플레이트(310)들 각각이 배터리 셀(100)의 음극(111) 또는 양극(121)에 접속하도록 배터리 셀(100)들 각각의 상측면에 배치된 음극(111)과 양극(121)을 노출하는 홀(330h)을 포함한다.
기판 부재(330)은 제1 및 제2 도전성 플레이트(310, 320)가 서로 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해, 적어도 제2 도전성 플레이트(320)들과 전체적으로 중첩한다. 예컨대, 기판 부재(330)의 외측 단부는 제2 도전성 플레이트(320)들의 외측 단부보다 더 연장되며, 기판 부재(330)의 홀(330h)에 인접한 기판 부재(330)의 내측 단부는 제2 도전성 플레이트(320)들의 내측 단부(즉, 제2 도전성 플레이트(320)의 홀(320h)에 인접한 내측 단부)보다 더 연장될 수 있다. 따라서, 기판 부재(330)의 홀(330h)의 크기는 제2 도전성 플레이트(320)의 홀(320h)의 크기 보다 작다.
보호회로모듈(300) 상부에는 보호 커버(미도시)가 더 배치될 수 있으며, 보호 커버(미도시)는 보호회로모듈(300)과 제1 및 제2 도전성 플레이트(310, 320)들을 모두 커버하며, 배터리 팩(1)을 외부의 외부의 도전체, 이물질 등으로부터 보호할 수 있다.
냉각 부재(700)는 배터리 셀(100)들의 하부에 배치될 수 있다. 일 실시예로, 냉각 부재(700)는 열전도성 플레이트(710)를 포함할 수 있다. 비제한적인 실시예로, 열전도성 플레이트는 애노다이징된 알루미늄 판일 수 있다. 이러한 냉각 부재(700)에 대해서는 도 9의 설명에서 자세히 후술한다.
도 3은 배터리 셀들 및 제1 및 제2 도전성 플레이트의 전기적 연결을 간략히 나타낸다.
도 3에서의 점선은 전기적 연결을 나타낸다. 도 3에서는 설명의 편의를 위하여 제1 도전성 플레이트들은 3개 구비되고, 제4 도전성 플레이트들은 3개 구비된 실시예로 설명한다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 도전성 플레이트(310)들은 좌우 방향을 따라 순서대로 제1-1 도전성 플레이트(310A), 제1-2 도전성 플레이트(310B), 제1-3 도전성 플레이트(310C), 및 제1-4도전성 플레이트(310D)를 포함할 수 있다. 그리고, 제2 도전성 플레이트(320)들은 좌우 방향을 따라 제2-1 도전성 플레이트(320A), 제2-2 도전성 플레이트(320B), 및 제2-3 도전성 플레이트(320C)를 포함할 수 있다. 이하에서, 별도의 서술이 없는 한, 제1 도전성 플레이트(310)는 제1-1 내지 제1-4 도전성 플레이트(310A, 310B, 310C, 310D)들 중 어느 하나를, 제2 도전성 플레이트(320)는 제2-1 내지 제2-3 도전성 플레이트(320A, 320B, 320C)들을 나타낼 수 있다. 또한, 도 3에서는 편의상 제1 도전성 플레이트(310)들과 제2 도전성 플레이트(320)들이 좌우 방향을 따라 순서대로 배치되는 것으로 도시하였으나, 제1, 2 도전성 플레이트(310, 320)들의 위치는 배터리 셀(100)들의 연결 구조에 따라 다양한 실시예로 변형 가능함으로 물론이다.
도 3을 참조하면, 제1 및 제2 도전성 플레이트(310, 320)들은 배터리 셀(100)들 상부에 배치되며, 일부만 중첩되도록 좌우방향(제1 및 제2 도전성 플레이트의 면 방향)을 따라 소정의 거리만큼 오프셋되어 있다. 예컨대, 제2 도전성 플레이트(320)들 각각은 이웃한 두 개의 제1 도전성 플레이트(310)들과 중첩하도록 오프셋될 수 있다.
일부 실시예에서, 제2-1 도전성 플레이트(320A)의 일부는 제1-1 도전성 플레이트(310A)와 중첩하고 나머지 부분은 제1-2 도전성 플레이트(310B)와 중첩한다. 제2-2 도전성 플레이트(320B)의 일부는 제1-2 도전성 플레이트(310B)와 중첩하고 나머지 부분은 제1-3 도전성 플레이트(310C)와 중첩한다. 제2-3 도전성 플레이트(320C)의 일부는 제1-3 도전성 플레이트(310C)와 중첩하고 나머지 부분은 제1-4도전성 플레이트(310D)와 중첩한다.
배터리 셀(100)들 중 제1 서브-그룹(SG1)의 배터리 셀들(100a), 예컨대 제1-1 및 제2-1 도전성 플레이트(310A, 320A)와 중첩하도록 배치된 배터리 셀(100a)들은 제1-1 및 제2-1 도전성 플레이트(310A, 320A)와 접속한다. 예컨대, 배터리 셀(100a)들의 양극(121)은 제1-1 도전성 플레이트(310A)와 접속하고, 음극(111)은 제2-1 도전성 플레이트(320A)와 접속할 수 있다.
배터리 셀(100)들 중 제2 서브-그룹(SG2)의 배터리 셀들(100b), 예컨대 제1-2 및 제2-1 도전성 플레이트(310B, 320A)와 중첩하도록 배치된 배터리 셀(100b)들은 제1-2 및 제2-1 도전성 플레이트(310B, 320A)와 접속한다. 예컨대, 배터리 셀(100b)들의 양극(121)은 제1-2 도전성 플레이트(310B)와 접속하고, 음극(111)은 제2-1 도전성 플레이트(320A)와 접속할 수 있다.
배터리 셀(100)들 중 제3 서브-그룹(SG3)의 배터리 셀들(100c), 예컨대 제1-2 및 제2-2 도전성 플레이트(310B, 320B)와 중첩하도록 배치된 배터리 셀(100c)들은 제1-2 및 제2-2 도전성 플레이트(310B, 320B)와 접속한다. 예컨대, 배터리 셀(100c)들의 양극(121)은 제2-2 도전성 플레이트(320B)와 접속하고, 음극(111)은 제1-2 도전성 플레이트(310B)와 접속할 수 있다.
배터리 셀(100)들 중 제4 서브-그룹(SG4)의 배터리 셀들(100d), 예컨대 제1-3 및 제2-2 도전성 플레이트(310C, 320B)와 중첩하도록 배치된 배터리 셀(100d)들은 제1-3 및 제2-2 도전성 플레이트(310C, 320B)와 접속한다. 예컨대, 배터리 셀(100d)들의 양극(121)은 제1-3 도전성 플레이트(310C)와 접속하고, 음극(111)은 제2-2 도전성 플레이트(320B)와 접속할 수 있다.
배터리 셀(100)들 중 제5 서브-그룹(SG5)의 배터리 셀들(100e), 예컨대 제1-3 및 제2-3 도전성 플레이트(310C, 320C)와 중첩하도록 배치된 배터리 셀(100e)들은 제1-3 및 제2-3 도전성 플레이트(310C, 320C)와 접속한다. 예컨대, 배터리 셀(100e)들의 양극(121)은 제2-3 도전성 플레이트(320C)와 접속하고, 음극(111)은 제1-3 도전성 플레이트(310C)와 접속할 수 있다.
배터리 셀(100)들 중 제6 서브-그룹(SG6)의 배터리 셀들(100f), 예컨대 제1-4 및 제2-3 도전성 플레이트(310D, 320C)와 중첩하도록 배치된 배터리 셀(100f)들은 제1-4 및 제2-3 도전성 플레이트(310D, 320C)와 접속한다. 예컨대, 배터리 셀(100f)들의 양극(121)은 제1-4 도전성 플레이트(310D)와 접속하고, 음극(111)은 제2-3 도전성 플레이트(320C)와 접속할 수 있다.
제1 도전성 플레이트(310) 중 가운데 배치된 제1 도전성 플레이트(310), 예컨대, 제1-2 및 제1-3 도전성 플레이트(310B, 310C) 각각은, 하나의 서브-그룹의 배터리 셀(100)들을 전기적으로 병렬 연결할 수 있으며, 동시에 이웃한 서브-그룹들의 배터리 셀(100)들을 전기적으로 직렬 연결할 수 있다. 반면, 제1 도전성 플레이트(310) 중 가장자리에 배치된 제1 도전성 플레이트(310), 예컨대, 제1-1 및 제1-4 도전성 플레이트(310A, 310D) 각각은, 하나의 서브-그룹의 배터리 셀(100)들을 전기적으로 병렬 연결할 수 있다.
유사하게, 제2 도전성 플레이트(320), 예컨대 제2-1 내지 제2-3 도전성 플레이트(320A, 320B, 320C) 각각은, 하나의 서브-그룹의 배터리 셀(100)들을 전기적으로 병렬 연결할 수 있으며, 동시에 이웃한 서브-그룹들의 배터리 셀(100)들을 전기적으로 직렬 연결할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리 팩(1)을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 4에서는 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리 팩(1)에 있어서, 배터리 셀(100)들과 제1, 2 도전성 플레이트(310, 320) 간의 전기적 연결을 도시한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 배터리 팩(1)은 서로 반대측에 위치하는 (330a) 및 타면(330b)을 갖는 기판 부재(330), 기판 부재(330) 상에 배치되는 제1 도전성 플레이트(310) 및 기판 부재(330) 타면(330b) 상에 배치되는 제2 도전성 플레이트(320)를 포함할 수 있다. 기판 부재(330), 제1 도전성 플레이트(310) 및 제2 도전성 플레이트(320)는 배터리 셀(100)들 각각의 양극(121) 및 음극(111)을 노출시키도록 각각 관통홀(330h), 제1 홀(310h) 및 제2 홀(320h)을 구비할 수 있으며, 관통홀(330h), 제1 홀(310h) 및 제2 홀(320h)은 서로 적어도 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 제1 도전성 플레이트(310) 및 제2 도전성 플레이트(320)가 기판 부재(330) 및 타면(330b)에 각각 배치되나, 다른 실시예로 제1 도전성 플레이트(310)와 제2 도전성 플레이트(320)는 복수로 구비된 기판 부재들 상에 각각 배치될 수 있다. 이 경우에도 복수의 기판 부재는 배터리 셀(100)들 상에 배치될 수 있다.
제1 연결탭(410)은 배터리 셀(100)의 음극(111) 및 양극(121) 중 하나와 제1 도전성 플레이트(310)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 도 4에서는 제1 연결탭(410)의 일측은 배터리 셀(100)의 양극(121)과 연결되고, 제1 연결탭(410)의 타측은 제1 도전성 플레이트(310)와 연결되어 전기적으로 소통할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 연결탭(420)은 배터리 셀(100)의 음극(111) 및 양극(121) 중 다른 하나와 제2 도전성 플레이트(320)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 도 4에서는 제2 연결탭(420)의 일측은 배터리 셀(100)의 음극(111)과 연결되고, 제2 연결탭(420)의 타측은 제2 도전성 플레이트(320)와 연결되어 전기적으로 소통할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 연결탭(410) 및 제2 연결탭(420)은 배터리 셀(100)과 제1 도전성 플레이트(310), 또한 배터리 셀(100)과 제2 도전성 플레이트(320)를 전기적으로 연결하되, 배터리 셀(100)에 과도한 전류가 흐르는 경우 용융되어 각각 배터리 셀(100)과 제1 도전성 플레이트(310), 배터리 셀(100)과 제2 도전성 플레이트(320) 사이의 통전을 차단하는 퓨저블 링크(fusible link)일 수 있다. 즉, 제1 연결탭(410) 및 제2 연결탭(420)은 배터리 셀(100)과 제1 도전성 플레이트(310), 또한 배터리 셀(100)과 제2 도전성 플레이트(320)를 전기적으로 연결하는 탭의 기능을 함과 동시에 퓨즈로도 작용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 배터리 팩(2)을 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 6은 도 5의 일부를 확대하여 개략적으로 도시하는 평면도이며, 도 7은 도 5의 배터리 팩(2)을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 6은 하나의 관통홀 및 그 주변 구조를 확대하여 도시하고, 도 7은 도 5의 VII-VII선을 따라 취한 단면을 개략적으로 도시한다.
도 5 내지 도 7의 실시예는 전술한 실시예와 비교할 때 제1 도전성 플레이트(310) 및 제2 도전성 플레이트(320)의 구성에서 차이가 있다. 도 5 내지 도 7의 실시예는 제1 도전성 플레이트(310)(이하, 제1 도전성 패드(310)) 및 제2 도전성 플레이트(320)(이하, 제2 도전성 패드(320))가 기판 부재(330)에 배치된다. 이하에서는 전술한 실시예와 중복되는 부분은 생략하고 상기 차이점을 중심으로 설명한다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 배터리 팩(2)은 복수개의 배터리 셀(100)들, 배터리 셀(100)들의 상부에 배치된 보호회로모듈(300)을 포함한다. 보호회로모듈(300)은 기판 부재(330), 기판 부재(330)에 배치된 제1 및 제2 도전성 패드(310, 320)들 및 배터리 셀(100)들을 제1 및 제2 도전성 패드(310, 320)들에 전기적으로 연결하기 위한 제1 및 제2 연결탭(410, 420)들을 포함한다. 도 5 내지 도 7에는 도시되어 있지 않으나, 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 배터리 팩(2)에도 도 1과 같이 배터리 셀(100)들의 상부 및 하부에 각각 배치된 제1 및 제2 홀(320h)더 구조(210, 220) 및 배터리 셀(100)들의 하부에 배치된 냉각 부재(700)가 구비될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 배터리 팩(2)은 배터리 셀(100)들 상에 배치된 보호회로모듈(300)에 관통홀(330h)을 통해 배터리 셀(100)들 각각의 양극(121) 및 음극(111)이 노출될 수 있다. 관통홀(330h)은 보호회로모듈(300)의 기판 부재(330), 즉 인쇄회로기판(PCB)을 관통하여 형성될 수 있다. 도 5에서 도시되어 있지는 않으나, 기판 부재(330) 상에는 보호회로모듈(300)로서 역할을 하기 위한 보호회로 및 안전소자 등이 마운트될 수 있다.
도 6에 도시된 것과 같이, 관통홀(330h)은 우방향을 따라 일부가 개방된 연장부(330h_n)를 포함할 수 있다. 연장부(330h_n)를 통해 배터리 셀(100)의 음극(111)의 일부가 노출될 수 있다.
기판 부재(330)의 상면(330a) 상에는 제1 도전성 패드(310) 및 제2 도전성 패드(320)가 배치될 수 있다. 도 5 및 도 6에서는, 제1 도전성 패드(310)는 관통홀(330h)의 좌측에 배치되고, 제2 도전성 패드(320)는 연장부(330h_n)와 인접한 관통홀(330h)의 우측 전단에 배치되는 구조를 도시하고 있다. 다만, 이는 예시일 뿐, 제1 도전성 패드(310)와 제2 도전성 패드(320)의 위치는 실시예에 따라 변형이 가능함은 물론이다.
제1 연결탭(410)은 배터리 셀(100)의 음극(111) 및 양극(121) 중 하나와 제1 도전성 패드(310)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 또한 제2 연결탭(420)은 배터리 셀(100)의 음극(111) 및 양극(121) 중 다른 하나와 제2 도전성 패드(320)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 도 5 및 도 6에서는, 제1 연결탭(410)은 배터리 셀(100)의 양극(121)과 제1 도전성 패드(310)를 연결하고, 제2 연결탭(420)은 배터리 셀(100)의 음극(111)과 제2 도전성 패드(320)를 연결한다. 제1, 2 연결탭(410, 420)은 기판 부재(330)의 관통홀(330h)을 통과하여 배터리 셀(100)과 제1, 2 도전성 패드(310, 320)를 각각 연결할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 연결탭(410) 및 제2 연결탭(420)은 배터리 셀(100)과 제1 도전성 패드(310), 또한 배터리 셀(100)과 제2 도전성 패드(320)를 전기적으로 연결하되, 배터리 셀(100)에 과도한 전류가 흐르는 경우 용융되어 각각 배터리 셀(100)과 제1 도전성 패드(310), 배터리 셀(100)과 제2 도전성 패드(320) 사이의 통전을 차단하는 퓨저블 링크(fusible link)일 수 있다. 즉, 제1 연결탭(410) 및 제2 연결탭(420)은 배터리 셀(100)과 제1 도전성 패드(310), 또한 배터리 셀(100)과 제2 도전성 패드(320)를 전기적으로 연결하는 탭의 기능을 함과 동시에 퓨즈로도 작용할 수 있다.
도 6 및 도 7을 함께 참조하면, 제1 연결탭(410)의 일측은 배터리 셀(100)의 양극(121)과 연결되고, 제1 연결탭(410)의 타측은 제1 도전성 패드(310)와 연결되어 전기적으로 소통할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 연결탭(420)의 일측은 배터리 셀(100)의 음극(111)과 연결되고, 제2 연결탭(420)의 타측은 제2 도전성 패드(320)와 연결되어 전기적으로 소통할 수 있다.
한편, 기판 부재(330)의 타면(330b)에는 제3 도전성 패드(340)가 더 배치될 수 있다. 제3 도전성 패드(340)는 배선 라인과 같은 도전 패턴일 수도 있고, 복수개의 홀을 갖는 판상 형태의 도전성 플레이트일 수도 있다. 기판 부재(330) 하면에 배치된 제3 도전성 패드(340)는 기판 부재(330) 상면(330a)에 배치된 제1 도전성 패드(310) 및 제2 도전성 패드(320)와 각각 전기적으로 소통하도록 구비될 수 있다.
도 7과 같이, 기판 부재(330)는 제1 도전성 패드(310)와 대응하는 위치에 제1 비아홀(330h_1), 제2 도전성 패드(320)와 대응하는 위치에 제2 비아홀(330h_2)을 가질 수 있다. 제1 비아홀(330h_1) 및 제2 비아홀(330h_2)에는 도전성 물질이 매립될 수 있으며, 제1 비아홀(330h_1)을 통해 제1 도전성 패드(310)와 제3 도전성 패드(340)가 전기적으로 소통되고, 제2 비아홀(330h_2)을 통해 제2 도전성 패드(320)와 제3 도전성 패드(340)가 전기적으로 소통될 수 있다. 이와 같이 제1 도전성 패드(310)와 제2 도전성 패드(320)가 각각 제3 도전성 패드(340)와 전기적으로 연결됨으로써 전류 패스(current path)가 형성된다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 배터리 팩(3)을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 8의 실시예는 전술한 도 5 내지 도 7의 실시예와 비교할 때, 제1 도전성 패드(310)와 제2 도전성 패드(320)를 전기적으로 연결하는 구성에 차이가 있다. 이하에서는 전술한 실시예와 중복되는 부분은 생략하고 상기 차이점을 중심으로 설명한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리 팩(3)은 전술한 실시예와 유사하게 기판 부재(330) 상면(330a)에 제1 도전성 패드(310) 및 제2 도전성 패드(320)가 배치될 수 있다. 제1 도전성 패드(310) 및 제2 도전성 패드(320)는 기판 부재(330)의 관통홀(330h)의 주변부에 배치될 수 있다. 제1 연결탭(410)은 배터리 셀(100)과 제1 도전성 패드(310)를 전기적으로 연결하고, 제2 연결탭(420)은 배터리 셀(100)과 제2 도전성 패드(320)를 전기적으로 연결할 수 있다. 전술한 것과 같이, 제1 연결탭(410)은 배터리 셀(100)의 양극(121) 및 음극(111) 중 하나와 연결되고, 제2 연결탭(420)은 배터리 셀(100)의 양극(121) 및 음극(111) 중 다른 하나와 연결될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 기판 부재(330) 상면(330a)에 제1 도전성 패드(310)와 제2 도전성 패드(320)를 서로 전기적으로 연결하기 위한 도전 패턴(350)이 배치될 수 있다. 도전 패턴(350)은 도 8과 같이, 도선과 같은 패턴으로 형성될 수 있다. 각각의 도전 패턴(350)들은 좌우 방향을 따라 배열된 n열 관통홀(330h)들에 인접한 제1 도전성 패드(310)들과, n+1열 관통홀(330h)들에 인접한 제2 도전성 패드(320)을 전기적으로 연결하도록 배치될 수 있다. 도전 패턴(350)들 중 기판 부재(330)의 일측 최외곽에 위치한 도전 패턴(350p)은 1열 관통홀(330h)들에 인접한 제1 도전성 패드(310)들을 전기적으로 연결하고, 도전 패턴(350)들 중 기판 부재(330)의 타측 최외곽에 위치한 도전 패턴(350n)은 m열 관통홀(330h)들에 인접한 제2 도전성 패드(320)들을 전기적으로 연결할 수 있다. 도전 패턴(350p)은 외부의 (+)단자로 연결되고, 도전 패턴(350n)은 외부의 (-)단자로 연결될 수 있다.
한편, 기판 부재(330) 상에는 보호회로모듈(300)로서 역할을 하기 위한 보호회로 및 안전소자 등이 마운트될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 기판 부재(330) 상에는 과도한 전류가 흐르는 경우 용융되어 도선 패턴과 제1 도전성 패드(310), 도전 패턴(350)과 상기 제2 도전성 패드(320) 사이의 통전을 차단하는 퓨즈(500)가 배치될 수 있다. 일 실시예로 도 8과 같이, 퓨즈(500)는 제1 도전성 패드(310)와 도전 패턴(350) 사이를 연결할 수 있으며, 다른 실시예로 도시되어 있지는 않으나 퓨즈(500)는 제2 도전성 패드(320)와 도전 패턴(350) 사이를 연결할 수도 있다.
또한, 기판 부재(330) 상에는 안전소자로써 써미스터(thermistor) 또는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자가 배치될 수 있다. 도 8에서는 기판 부재(330) 상에 써미스터(600)가 배치된 경우를 도시하고 있다. 써미스터(600)는 연결 배선(610)을 통해 도전 패턴(350)과 연결될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 배터리 팩을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 9에서는 배터리 팩의 하부를 발췌하여 도시하였다.
도 9를 참조하면, 냉각 부재(700)는 배터리 셀(100)들의 하측에 배치된다. 냉각 부재(700)는 열전도성 플레이트(710) 및 냉각용 유체가 지나가는 유로(720)를 포함할 수 있다. 배터리 셀(100)들의 하측면은 제2 홀더 구조(220)의 바닥 절연 플레이트(221)에 형성된 홀(221h)을 통해 노출될 수 있다.
열전도성 플레이트(710)는 앞서 설명한 바와 같이 애노다이징된 알루미늄 판과 같은 열전도성 소재를 포함할 수 있으며, 열전도 실리콘(715)과 같은 열전도재를 매개로 배터리 셀(100)의 하측면과 열적으로 연결될 수 있다.
유로(720)는 열전도성 플레이트(710)의 하측에 배치될 수 있다. 유로(720)를 통해 냉각용 유체가 이동할 수 있다. 냉각용 유체는, 예컨대 물과 같은 액체, 또는 공기와 같은 기체가 사용될 수 있다.
본 실시예에서는, 냉각 부재(700)가 열전도성 플레이트(710) 및 냉각용 유체가 지나가는 유로(720)를 모두 포함하는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 선택적 실시예로서, 냉각 부재(700)는 열전도성 플레이트(710) 및 냉각용 유체가 지나가는 유로(720) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것 이다.
1, 2, 3: 배터리 팩
100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f: 배터리 셀
110: 캔
111: 음극
120: 캡 플레이트
121: 양극
140: 가스켓
150: 절연시트
210: 제1 홀더 구조
220: 제2 홀더 구조
220h: 홈
300: 보호회로모듈
310: 도전성 플레이트
310h: 제1 홀
320: 제2 도전성 플레이트
320h: 제2 홀
330: 기판 부재
330h: 관통홀
330h_1: 제1 비아홀
330h_2: 제2 비아홀
340: 제3 도전성 패드
350, 350n, 350p: 도전 패턴
410: 제1 연결탭
420: 제2 연결탭
500: 퓨즈
600: 써미스터
700: 냉각 부재
710: 열전도성 플레이트

Claims (20)

  1. 음극과 양극이 동일한 측에 배치되는, 복수개의 배터리 셀;
    서로 반대측에 위치하는 일면 및 타면을 갖고 상기 복수개의 배터리 셀 상에 배치되며, 상기 복수개의 배터리 셀 각각의 상기 음극과 상기 양극을 노출시키는 관통홀을 포함하는, 기판 부재;
    상기 기판 부재의 일면 상에 배치되며 제1 홀을 포함하는, 제1 도전성 플레이트;
    상기 기판 부재의 타면 상에 배치되며 제2 홀을 포함하는, 제2 도전성 플레이트;
    상기 제2 홀 및 상기 관통홀을 통해 상기 음극 및 상기 양극 중 하나와 상기 제1 도전성 플레이트를 전기적으로 연결하는, 제1 연결탭; 및
    상기 음극 및 상기 양극 중 다른 하나와 상기 제2 도전성 플레이트를 전기적으로 연결하는, 제2 연결탭;을 구비하고,
    상기 관통홀, 상기 제1 홀 및 상기 제2 홀은 서로 적어도 일부가 중첩되는, 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 부재는 인쇄회로기판(PCB, printed circuit board)인, 배터리 팩.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 배터리 셀 각각의 상기 양극과 상기 음극 중 어느 하나는 각각의 상기 배터리 셀의 일 단부 측의 중심부에 위치하고, 다른 하나는 일 단부 측의 주변부에 위치하는, 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결탭과 상기 제2 연결탭은 각각 상기 배터리 셀과 상기 제1 도전성 플레이트, 그리고 상기 배터리 셀과 상기 제2 도전성 플레이트를 전기적으로 연결하되, 과도한 전류가 흐르는 경우 용융되어 각각 상기 배터리 셀과 상기 제1 도전성 플레이트, 상기 배터리 셀과 상기 제2 도전성 플레이트 사이의 통전을 차단하는 퓨저블 링크(fusible link)인 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 배터리 셀들을 사이에 두고, 상기 복수개의 배터리 셀들의 일 단부 측과 반대편인 타 단부 측에 설치되는 냉각부재를 더 포함하는, 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 냉각부재는 열전도성 플레이트를 포함하는, 배터리 팩.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 냉각부재는 냉각용 유체가 흐르는 유로를 포함하는, 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 배터리 셀 상부에 배치되는 보호회로모듈을 더 포함하고,
    상기 보호회로모듈은 상기 기판 부재, 상기 제1 도전성 플레이트, 상기 제2 도전성 플레이트 및 상기 기판 부재 상에 마운트된 안전소자를 더 포함하는, 배터리 팩.
  10. 음극과 양극이 동일한 측에 배치되는, 복수개의 배터리 셀;
    서로 반대측에 위치하는 일면 및 타면을 갖고 상기 복수개의 배터리 셀 상에 배치되며, 상기 복수개의 배터리 셀 각각의 상기 음극과 상기 양극을 노출시키는 관통홀을 포함하는, 기판 부재;
    상기 기판 부재의 일면 상에 배치되는 제1 도전성 패드 및 제2 도전성 패드를 포함하는, 도전성 패드부;
    상기 관통홀을 통해 상기 음극 및 상기 양극 중 하나와 상기 제1 도전성 패드를 전기적으로 연결하는, 제1 연결탭; 및
    상기 관통홀을 통해 상기 음극 및 상기 양극 중 다른 하나와 상기 제2 도전성 패드를 전기적으로 연결하는, 제2 연결탭;을 구비하고,
    상기 제1, 제2 연결탭은 기판 부재의 동일한 관통홀을 통하여 관통홀 주변의 서로 다른 위치에 형성된 제1, 제2 도전성 패드에 각각 연결되는, 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판 부재는 인쇄회로기판(PCB, printed circuit board)인, 배터리 팩.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 복수개의 배터리 셀 각각의 상기 양극과 상기 음극 중 어느 하나는 각각의 상기 배터리 셀의 일 단부 측의 중심부에 위치하고, 다른 하나는 일 단부 측의 주변부에 위치하는, 배터리 팩.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 연결탭과 상기 제2 연결탭은 각각 상기 배터리 셀과 상기 제1 도전성 패드, 그리고 상기 배터리 셀과 상기 제2 도전성 패드를 전기적으로 연결하되, 과도한 전류가 흐르는 경우 용융되어 각각 상기 배터리 셀과 상기 제1 도전성 패드, 상기 배터리 셀과 상기 제2 도전성 패드 사이의 통전을 차단하는 퓨저블 링크(fusible link)인 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 기판 부재 타면에 배치되는 제3 도전성 패드를 더 포함하고,
    상기 기판 부재는 상기 기판 부재를 관통하는 제1 비아홀 및 제2 비아홀을 더 포함하며,
    상기 제1 도전성 패드와 상기 제3 도전성 패드는 상기 제1 비아홀을 통해 전기적으로 연결되고, 상기 제2 도전성 패드와 상기 제3 도전성 패드는 상기 제2 비아홀을 통해 전기적으로 연결되는, 배터리 팩.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 기판 부재 일면에 배치되며, 상기 제1 도전성 패드 및 상기 제2 도전성 패드를 전기적으로 연결하는 도전 패턴을 더 포함하는, 배터리 팩.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 도전 패턴은, 과도한 전류가 흐르는 경우 용융되어 각각 상기 도전 패턴과 상기 제1 도전성 패드, 상기 도전 패턴과 상기 제2 도전성 패드 사이의 통전을 차단하는 퓨즈(fuse)를 포함하는, 배터리 팩.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 기판 부재 상에 마운트된 안전소자를 더 포함하고,
    상기 안전소자는 상기 도전 패턴과 전기적으로 연결되는, 배터리 팩.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 복수개의 배터리 셀들을 사이에 두고, 상기 복수개의 배터리 셀들의 일 단부 측과 반대편인 타 단부 측에 설치되는 냉각부재를 더 포함하는, 배터리 팩.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 냉각부재는 열전도성 플레이트를 포함하는, 배터리 팩.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 냉각부재는 냉각용 유체가 흐르는 유로를 포함하는, 배터리 팩.
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